Усенко Ю.І., Іванов В.І., Каюков Ю.Н., Болюк С.В.

Моїсейко Ю.В., Черепанов С.О.

ПОЛІПШЕННЯ ТЕПЛОВОЇ РОБОТИ КОВПАКОВИХ ПЕЧЕЙ

З ПРЯМОКУТНИМ МУФЕЛЕМ

Національна металургійна академія України

Запорізька державна інженерна академія

На ряді металургійних підприємств країн СНД для відпалювання каліброваної сталі у бунтах і пакетах застосовують ковпакові печі з прямокутним муфелем. Печі опалюють сумішшю коксового та доменного газів за допомогою короткофакельних інжекційних пальників типу Н 28/11, що встановлено у нижній частині подовжніх стінок стенду.

Досвід експлуатації вказаних печей показує, що пальники даного типорозміру не забезпечують якісного спалювання суміші газів з повітрям за умов значних коливань її калорійності, що супроводжується як виділенням сажі у факелі з утворенням полум'я, що коптить, так і суттєвим пониженням тиску газу перед пальниками, значення якого не перевищує 3,0 КПа навіть коли теплова потужність стенду є максимальною.

У зв’язку з вищезазначеним за відомою методикою [1] проводили перерахунок характеристик і конструктивних параметрів пальникових пристроїв для печей даного типу. Розрахунки показали, що найбільш прийнятними є інжекційні пальники типу Н 21/6, що дозволяють підвищити тиск газу перед вихідним соплом пальника до 12,0 КПа.

Під час випробування пальників запропонованого типового розміру на вогняному стенді спостерігали стійкіше горіння газоповітряної суміші, що забезпечує відсутність відривання та проскакувань полум’я у всьому діапазоні змінювання витрати газу.

Після встановлення на одній з ковпакових печей пальників типу Н 21/6 було проведено балансові теплотехнічні випробування [2], що дозволили одержати значно кращі результати (див. таблицю) порівняно з ковпаковою піччю, що обладнано пальниками типу 28/11.

Тепловий баланс ковпакової печі, обладнаної пальниками

Н 28/11 ( А ) і пальниками Н 21/6 ( Б )

Статті теплового балансу	Варіант А		Варіант Б
	кВт	%	кВт	%
Прихід теплоти
- хімічна теплота спалювання палива	336,2	99,3	304,2	99,3
- фізична теплота палива	2,2	0,7	2,1	0,7
Разом	338,4	100,0	306,3	100,0
Витрата теплоти
- нагрівання металу	112,1	33,1	112,1	36,6
- нагрівання муфеля, захисного газу та вентилятора	51,6	15,2	51,6	16,8
- втрати теплоти з газами, що відходять	138,4	41,0	110,2	36,0
- втрати теплоти через футерівку печі	36,3	10,7	32,4	10,6
Разом	338,4	100,0	306,3	100,0

Так, значення енергетичного коефіцієнта корисної дії печі, що розраховують за формулою:

, (1)

де Q_мет - теплота, що сприймається металом, який нагрівають, кВт;

Q_пал - теплота, що введена до печі за рахунок згорання палива, кВт,

- зростає від 33,1 до 36,6 %, а величина втрат теплоти з газами, що відходять, знижується від 41,0 до 36,0 %.

Для ефективнішого використання палива в печах даного типу запропоновано здійснити на зовнішній поверхні прямокутного муфеля розділення траєкторій руху потоків продуктів горіння, що витікають з пальникових пристроїв, розташованих послідовно у бічних стінках стенду. Подовження шляху руху продуктів горіння бічною поверхнею муфеля сягається шляхом розміщення пальників під різним кутом нахилу до подовжньої осі печі, який збільшується напрямом від її поперечної осі до периферії бічних стінок ковпака, при цьому значення кута нахилу осі кожного з пальників до центральної осі печі визначається співвідношенням

, (2)

де a_i - кут нахилу осі i-того пальника до центральної осі печі, град;

- відстань від осі i-того пальника до центральної осі печі, м;

- відстань від осі крайнього пальника до центральної осі печі, м;

a - кут нахилу осі крайнього пальника до центральної осі печі, град,

a = 27...31°.

Як показали результати подальших випробувань на вогняній моделі печі даного типа, реалізація запропонованого перерозподілу потоків продуктів горіння бічною поверхнею муфеля ковпакової печі дозволила зафіксувати суттєве підвищення рівномірності нагрівання каліброваного металу у пакетах і бунтах.

ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

1. Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е., Тымчак В.М. Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. – М.: Металлургия ,1981. – 272 с.

2. Каплан В.Г., Спивак Э.И. Методика испытаний нагревательных печей в черной металлургии. – М.: Металлургия, 1970. – 462 с.